Generation of hepatic progenitor cells from the primary hepatocytes of nonhuman primates using small molecules

Abstract

Since primates have more biological similarities to humans than do other animals, they are a valuable resource in various field of research, including biomedicine, regenerative medicine, and drug discovery. However, there remain limitations to maintenance and expansion of primary hepatocytes derived from nonhuman primates. To overcome these limitations, we developed a novel culture system for primate cells. Primary hepatocyte from Macaca fascicularis (mf-PHs) were isolated form hepatectomized liver. To generate chemically derived hepatic progenitor cells (mf-CdHs), mf-PHs were cultured with reprogramming medium generate containing A83-01, CHIR99021, and hepatocyte growth factor (HGF). The bi-potent differentiation capacity of mf-CdHs into hepatocytes and biliary epithelial cells was confirmed by treatment with hepatic differentiation medium (HDM) and cholangiocytic differentiation medium (CDM), respectively. mf-PHs cultured with reprogramming medium showed rapid proliferation capacity in vitro and expressed progenitor-specific markers. Moreover, when cultured in HDM, these progenitor cells stably differentiated into hepatocyte-like cells expressing the mature hepatic markers. On the other hand when cultured in CDM, the differentiated biliary epithelial cells expressed mature cholangiocyte characteristics. The results of the present study demonstrate that we successfully induced the formation of hepatic progenitor cells from mf-PHs by culturing them with a combination of small molecules, including growth factors. These results of offer a means of expanding nonhuman primate hepatocytes without genetic manipulation for cellular resource, preclinical applications and regenerative medicine for the liver.|영장류는 다른 동물보다 인간과 생물학적 유사점이 더 많기 때문에 생물의학, 재생의학, 신약개발 등 다양한 연구 분야에서 귀중한 자원입니다. 그러나 인간이 아닌 영장류에서 유래한 일차 간세포의 유지 및 확장에는 한계가 있습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 우리는 영장류 세포를 위한 새로운 배양 시스템을 개발하였습니다. Macaca fascicularis (mf-CdHs) 의 일차 간세포는 수술적으로 절제된 간에서 분리되었습니다. 화학적으로 유도된 간 전구세포 (mf-CdHs)를 생성하기 위해, 일차 간세포를 A83-01, CHIR99021 및 간세포 성장 인자 (HGF)를 함유하는 재프로그래밍 배지와 함께 배양하였습니다. 간 전구 세포의 간세포 및 담도 상피 세포로의 이중-분화 가능 능력은 각각 성숙 간 세포 분화 배지 및 성숙 담관 세포 분화 배지로 처리하여 확인하였습니다. 재프로그래밍 배지와 함께 배양된 일차 간 세포는 시험관 내에서 빠른 증식 능력을 보여주었고 간 전구 세포의 특이적인 마커를 발현했습니다. 더욱이, 성숙 간 세포 분화 배지에서 배양될 때, 이러한 간 전구 세포는 성숙한 간 유사 세포로 안정적인 분화를 보였습니다. 한편, 성숙 담관 세포 분화 배지에서 배 양한 경우 성숙 담관 상피 유사 세포로의 분화 가능성을 확인하였습니다. 본 연구의 결과는 성장 인자를 포함하는 소분자 화합물의 조합으로 배양함으로써 원숭이의 일차 간 세포로부터 간 전구 세포의 형성을 성공적으로 유도하였음을 입증합니다. 이러한 결과는 세포 자원, 전임상 적용 및 간 재생 의학에 대한 유전자 조작 없이 비인간 영쟝류 간세포를 확장하는 수단을 제공합니다.